Машина для испытания образцов при сложно-напряженном состоянии Советский патент 1982 года по МПК G01N3/00 G01N3/08 G01N3/22 G01N3/32 

(54) МАШИНА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ ПРИ СЛОЖНО-НАПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ

1

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при исследовании сложно-напряженного состояния образцов материалов под действием циклического растяжения-сжатия и кручения, а также статических нагрузок.

Известна машина для испытания образцов при сложно-напряженном состоянии, содержащая основание, направляющие колонны, неподвижную траверсу с пассивным захватом образца, подвижную траверсу с активным захватом образца, привод поступательного перемещения активного захвата, привод закручивания активного захвата и систему управления и регистрации 1.

Недостатко1М известной мащины являются ограниченные функциональные возможности из-за отсутствия сжатия и регулирования асимметрии крутящего момента.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения циклического растяжения - сжатия и кручения с произвольным коэффициентом асимметрии.

Указанная цель достигается тем, что активный захват выполнен в виде щлицевой втулки с расположенными соосно цилиндрической и прямоугольной полостями, щлицевого валика для крепления на одном его конце образца с прямоугольным фланцем на другом конце, размещенным в прямоугольной полости щлицевой втулки, крыщки, закрывающей прямоугольную полость щлицевой втулки, с центральным отверстием для щлицевого валика, крыщки, закрывающей цилиндрическую полость щлицевой втулки, с центральным отверстием и приливом, расположенным эксцентрично оси щлицевой

10 втулки и имеющим отверстие, в котором размещен вал привода закручивания, и закрепленных на этом валу и щлицевой втулке ведущей и ведомой шестерен, пассивный захват выполнен в виде цилиндрической

15 втулки и установленного в ней соединительного вала для крепления на одном его кон. це образца, а вал привода поступательного перемещения, соединяющий подвижную траверсу и активный захват, размещён в цилиндрической полости щлицевой втулки.

Кроме того, с целью центрирования осевой нагрузки, на валу привода поступательного перемещения и соединительном валу выполнены проточки, а мащина снабжена сферическими подщипниками качения, закрепленными в этих проточках между валами и соответствующими втулками.

Причем, с целью безлюфтовой передачи крутящего момента щлицевому валику, мащина снабжена клиньями, установленными в прямоугольной полости шлицевой втулки между последней и фланцем щлицевого валика.

При этом, с целью безлюфтовой передачи крутящего момента от шлицевого валика образцу, а от образца - соединительному валу, она снабжена установленными соответственно на щлицевом валике и соединительном валу с возможностью перемещения вдолъ них фиксирующими втулками с отверстиями и размещенными в них клиньями.

Кроме того, с целью безлюфтовой передачи осевой нагрузки, на концах щлицевого валика и соединительного вала выполнена резьба для крепления образца.

На фиг. 1 изображена мащина, общий вид; на (Ьиг. 2 - активный захват, разрез; на фиг. 3пассивный захват, разрез.

Мащина для Испытания образцов при сложно-напряженном состоянии содержит основание 1, параллельно установленные на нем вертикальные направляющие колонны 2, неподвижную траверсу 3, закрепленную на верхних концах колонн 2, подвижную траверсу 4, установленную с возможностью перемещения вдоль колонн 2, активный захват 5, размещенный на подвижной траверсе 4, пассивный захват 6, регулируемые тиристорные электроприводы 7 и 8 соответветственно поступательного перемещения активного захвата 5 и его закручивания, механизм 9 преобразования вращательного движения в поступательное, соединяющий подвижную траверсу 4 с электроприводом 7, червячный редуктор 10, соединяющий электропривод 8 с активным захватом 5, и систему 11 управления и регистрации.

Активный захват 5 выполнен в виде шлицевой втулки 12 с соосно расположенными в ней друг над другом цилиндрической

13и прямоугольной 14 посадочными полостями, сменного шлицевого валика 15, с выполненным в нем Г-образным каналом 16 для подвода среды внутрь образца 17, наружной резьбой 18 на одном его конце для крепления образца 17 и прямоугольным фланцем 19 на другом конце, размещенным в прямоугольной полости 14 с помощью клиньев 20, установленной на торце щлицевой втулки 12 над прямоугольной полостью

14фиксирующей крыщки 21 с центральным отверстием 22, через которое проходит щлицевой валик 15, закрывающей цилиндрическую полость 13 крышки 23 с центральным отверстием и эксцентрияТю расположенным по отнощению к оси щлицевой втулки 12 приливом 24, в котором выполнено отверстие 25, и находящихся в зацеплении между собой ведущей 26 и ведомой 27 шестерен. Шестерня 27 закреплена на щицевой втулке 12, а щестерня 26 - на валу 28 привода закручивания. Вал 29 привода поступательного перемещения, соединяющий подвижную траверсу 4 и активный захват 5, расположен в цилиндрической полости 13 и имеS ет посадочные проточки 30 и 31, на которых закреплены расположенные в виде сферы в полости 13 сферические подщипники 32 качения. На шлицевом валике 15 установлены с возможностью перемещения вдоль него фиксирующая втулка 33 с отверстиями,

в которых размещены клинья 34.

Пассивный захват 6 установлен на неподвижной траверсе 3 и выполнен в виде полой цилиндрической втулки 35, в цилиндрической втулке 35 вдоль ее оси расположен

5 соединительный вал 36, один конец которого выполнен с наружной резьбой 37 для крепления образца 17, а второй - с посадочными проточками 38 и 39, на которых закреплены расположенные в виде сферы в полости втулки 35 сферические подщипники

40 качения. На соединительном валу 36 установлена фиксирующая втулка 41, аналогичная втулке 33. На торце втулки 35 выполнено центральное резьбовое отверстие для крепления электротензометра 42 измерения

5 осевой силы.

Для восприятия реактивного крутящего момента на соединительном валу 36 установлены гибкие элементы 43, оканчивающиеся с каждой стороны полуподшипником скольжения, на которых установлен элек0 тротензометр 44 измерения крутящего момента. В мащине имеются электротензометры 45-47 соответственно измерения деформаций кручения, внутреннего давления и осевой силы.

, Машина снабжена двумя коробками 48 и 49 скоростей, одна из которых (48) установлена между электроприводом 7 и механизмом 9, а вторая (49) - между электроприводом 8 и червячным редуктором 10, который шарниром 50 Гука соединен с валом 28.

Снаружи образца 17 между захватами 5 и 6 в случае испытаний при высоких температурах может быть установлена термопечь (не показана), установленная на щлицевом валике 15 и на соединительном валу 36, а в случае испытаний при низких те.мпературах там же может быть установлена вакуумная камера (не показана), при этом холодильник (не показан) размещен внутри образца 17, а в шлицевом валике выполнены каналы (не показаны) для ввода и вывода хладагента.

Для создания давления в полости образца 17 предусмотрена гидравлическая система (не показана), управляемая с помощью тиристорного электропривода 51, а

для измерения давления - датчик 52.

Система 11 управления и регистрации включает блок 53 програ.ммирования каждого вида нагружения, блок 54 слежения

для пропорционального нагружения, блок 55 цифровой индикации, подключаемые к ЭВМ (не показана).

Машина работает следующим образом.

Реверсивный двигатель тиристорного электропривода 7 через коробку 48 скоростей и механизм 9 перемещает поступательно вдоль колонн 2 подвижную траверсу 4 с активным захватом 5. Реверсивный двигатель электропривода 8 передает крутящий момент через коробку 49 скоростей, червячный редуктор 10, щарнир 50, вал 28 и шестерни 26 и 27 шлицевой втулке 12 активного захвата 5. Использование реверсивных тиристорных приводов и коробок скоростей позволяет получать бесступенчатое регулирование скорости кручения в зависимости от скорости осевой нагрузки и дистанционно управлять процессом нагружения.

Шлицевая втулка 12 самоустанавливается с помошью подшипников 32, обеспечивая центральность приложения осевой нагрузки и разгрузку образца от поперечных нагрузок, возникающих при зацеплении шестерен 26 и 27, равнодействующая которых проходит через центр образованной подшипниками 32 сферы и не вызывает изгибающих моментов.

Шлицевой валик 15 передает осевую нагрузку и крутящий момент образцу 17, резьбовое соединение которого с валиком 15 фиксировано от разворота при реверсе нагрузки фиксирующей втулкой 33, передающей образцу 17 крутящий момент через клинья 34. Образец 17 передает осевую нагрузку и крутящий момент соединительному валу 36, на посадочных проточках которого установлены сферические подшипники 40, передающие осевую нагрузку втулке 35 пассивного захвата 6.

Гибкие элементы 43 воспринимают крутящий момент, измеряемый электротензометром 44. При необходимости нагружают образец 17 внутренним давлением среды через канал 16 в валике 15. Деформации кручения, внутреннего давления и осевой силы измеряются соответственно электротензометрами 45-47, а внутреннее давление- датчиком 52. Для проведения испытаний при высоких температурах устанавливают термопечь, а при низких температурах - вакуумную камеру.

Темп деформирования задают блоком 53 программирования, а .для осуществления простого нагружения, требующего пропорционального изменения скорости нагружения по всем компонентам деформирования, используют блок 54 слежения. В этом случае он подключается вместо блока 53 программирования. Задатчиком в этом случае является один из электротензометров 42, 44-47 и 52 или термопара (не показана).

Изобретение позволяет проводить испытания на растяжение, сжатие, кручение и

внутреннее давление в любой комбинации нагрузок, а также проводить циклические испытания на растяжение - сжатие и кручение с произвольным коэффициентом асимметрии.

Формула изобретения

1. Машина для испытания образцов при сложно-напряженном состоянии, содержащая основание, направляющие колонны, неподвижную траверсу с пассивным захватом образца, подвижную траверсу с активным захватом образца, привод поступательного перемещения активного захвата, привод поступательного перемещения активного захвата, привод закручивания активного захвата и систему управления и регистрации, отличающаяся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностейпутем обеспечения циклического растяжения-сжатия и кручения с произвольным коэффициентом асимметрии, активный захват выполнен в виде шлицевой втулки с расположенными соосно цилиндрической и прямоугольной полостями, щлицевого валика для крепления на одном его конце образца

с прямоугольным фланцем на другом конце, размещенным в прямоугольной полости шлицевой втулки, крышки, закрывающей прямоугольную полость шлицевой втулки, с центральным отверстием для шлицевого валика, крышки, закрывающей цилиндрическую полость шлицевой втулки, с центральным отверстием и приливом, расположенным эксцентрично оси шлицевой втулки и имеющим отверстие; в котором размещен вал привода закручивания, и закрепленных

на этом валу и щлицевой втулке ведущей и ведомой шестерен, пассивный захват выполнен в виде цилиндрической втулки и установленного в ней соединительного вала для крепления на одном его конце образца, а вал привода поступательного перемещения,

соединяющий подвижную траверсу и активный захват, размещен в цилиндрической полости щлицевой втулки.

2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью центрирования осевой нагрузки, на валу привода поступательного перемещения и соединительном валу выполнены проточки, а машина снабжена сферическими подшипниками качения, закрепленными в этих проточках между валами и соответствующими втулками.

3. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью безлюфтовой передачи крутящего момента шлицевому валику, она снабжена клиньями, установленными в прямоугольной полости шлицевой втулки между последней и фланцем шлицевого валика. 4. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью безлюфтовой передачи крутящего момента от шлицевого валика образцу, а от образца соединительному валу, она снабжена установленными соответственно на шлицевом валике и соединительном валу с возможностью перемещения вдоль них фиксирующими втулками с отверстиями и размещенными в них клиньями.

5. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью безлюфтовой передачи осевой

нагрузки, на концах шлицевого валика и соединительного вала выполнена резьба для крепления образца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. «Инженерный журнал, 1961, № 2, с. 182-193 (прототип).

18

w

29

Фиг. 2.

42

Л

55

J7

Фиг.д